- Câc chất dồng vị phóng xạ
82 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÂT SINH OỘT BỂN THựC NGHỆM
c ơ s ỏ DI TRUYỂN CHỌN GIỐNG THỰC V Ậ T 83 Câc dạng vật liệu ban đău nín phong phú đẽ’ có khả nAng lăm tân g tính đa dạng của biến dị x u ẩt hiện ở M2.
Thời gian sau lúc xử lý vă gieo không nAn xa câch nhau nhiều để trân h việc lăm tăng cùa hiệu quả huỷ hoại của câc m utagen
4,5,1.2, Chọn mutagen vă líẽu luợng
Việc lựa chọn m utagen không đơn thuần chi lê dựa trín tăn số gđy ra câc kiểu đột biến mong muốn của mutagen đd, mă còn phải xem xĩt đến vật liệu căn được xử lý.
B ản g 4,1. Liều h rư n g/ nồng độ mutaị>en đirạc siV dụn^ cho một s ố cđy trồng
Cđy trông Vật Oệu MuUigcn Liều lượng / nồng độ
Lạc hạt khô túi gamniii 20 - 30 krđ
Hạt tiíu hạt khô tiiì gamma i4 - 22 krad
Đậu tuxmg hạt khô tùì ^amn■ù 10- 20 krad
Dậu Hă lan hạt khô DF*S 02%, I5h, 20"c
túi X 10 krad
hạt phấn lu gamnìa 600 rad
Că chua hạt khô ỉ:ms 0,8*%^ 24h, 24‘’c
Lúa hạt khỏ tŨ3 X Ỉ4 - 28 krđ
Ngô hạt khô ỉki gamrrui 14 - 28 krad
Khoai tđy củ HMS 100 - 500 ppm
4h, 25”C
Hoa cằm chướng thđn tia X 15 - 2 krad
Cam caỉius lia gamnia 8 - 16 krad
Nho chôì ngủ m X hay tia gamnia ■2.S - 3^ krad
Chuối đinh chòi (ỉn vitro) tu lianiiTui 1 - 2^ krad
Mía cha líii gamnia 3^ - 7 krad
Khí)ai lang thđn lu gamnia 20 krđ
v\ 0^ %, 3h
đỉnh chồi (in vitro) túi gamma 3 - 5 krad
Tạ biết răng, tầ n số vă phổ đột biến ít nhiỉu phụ thuộc văo loại m utagen vă liều lượng m utagen. Câc mutagen vật lý như tia X vă gamma được sử dụng râ t rộng rêi . Chúng có ưu điểm vỉ khả năng xuyín thấu vă việc tính liều lượng chính xâc. Tia u v cd khả năng xuyín thấu thấp nín chỉ thích hợp được dùng cho h ạt phấn hoặc mô nuôi cấy
in vitro với m ột lớp mỏng. N eutron nóng hoặc neutron nhanh thường gđy ra câc đột biến nhiễm sắc thể. Câc mutagen hoâ học thường được coi lă câc tâc nhđn cđ khả năng gđy ra câc đột biến gen với tầ n số cao, nhưng có đảc điểm lă tính thẩm thấu khổng được xâc định chính xâc cho tìxng loại đối tượng, tính khống ổn định, sự biến chất vă cuói cùng lă tính không an toăn trong sử dụng. Bảng 4 1 liít kí : iôt số m utagen vă liều lượng sử dụng chúng cho một số cđy tròng 3Ình sản bầng hạt vă sinh săn sinh dưỡng.
4.5.1.3, Theo dõi m chọn ỈAiC đột biẽn
th ẩp lă điều quan trọng vă phụ thuộc văo văo qui mô xử lý đột biến cũng như phương phâp chọn giống được âp dụng, Diều chú ý lă, khối lượng công việc sẽ tđng lín hay giảm đi m ột câch rấ t đâng kể, tuỳ thuộc văo phương phâp thu hoạch ở Mj vă gieo trồ n g ở M2: th u tấ t cả câc hạt ở Mj hoặc mỗi cđy thu 1 h ạt hoặc thu mỗi cđy 1 bỏng hay 1 số bổng (hay quả). Vă như vậy, ở sẽ phải gieo h ạt của 1 cđy thănh 1 dòng (hăng) hay hạt của 1 bông thănh 1 dòng.
T ất nhiín, ở hậu th ế nếu như có sự phđn ly đột biến thỉ việc nhận dạng đột biến sẽ dễ hơn. ỏ cđy lưỡng bội vă lưỡng tính tự thụ phấn thỉ ở M2 sẽ xuất hiện những câ thể đồng hợp tử. Vì thế, việc gieo trồng câch ly hay sử dụng túi câch ly ở Mj lă m ột điều căn thiết. Dối với cđy 2n, ở M2 mỗi dòng (hăng) chỉ cần gieo 20 cđy lă đủ để phât hiện những cđy đột biến (Ẽng hợp tử. Đối với cđy có hoa đơn tính, như cđy ngô, câu trú c khảm của cđy Mj không cho phĩp tự th ụ phấn trong phạm vi của phần bị đột biến vă do vậy không có sự phđn ly ra câc đột biến đồng hợp tử ở M2- Nếu như bđy giờ ta cho câc cđy Mj giao phấn với nhau, thì ở ta sẽ chuyển được tấ t cả câc đột biến sang câc cđy dị hợp tử.
Ví dụ : AA -» Aa (Mj)
Nếu ở cđy lưỡng tín h tự th ụ phấn thl ta có
Aa X Aa
(hoa câi hay nhuỵ) Ị (hoa đực hay nhị)
lAA : 2Aa : la a
Nếu ở cđy đơn tính (như cđy ngô) thỉ sđ đồ trín khống xảy rạ
Nhưng nếu cho câc căy Mj giao phấn với nhau, thi có sự kết hợp giữa câc giao tử được sinh ra từ câc phần có đột biến vă phần khống cd đột biến :
Aa X AA
(phăn cd đột biến) i (phần không đột biến)
AA Aạ
Còn nếu ta xử lý đột biến đối với hạt phấn vă dùng phẫn đó th ụ cho cầy khống bị xử lý thì ở Mj ta sẽ thu được những cđy khổng khảm vă dị hợp tử. Những cđy năy sau đtí khi được tự thụ phấn sẽ cho ra câc cđy đột biến đồng hợp tử.
Dưới đđy, ta sẽ xem xĩt kỹ hơn nội dung nghiín cứu ở câc th ế hệ khâc nhaụ
Nghiín cứu thế hệ thứ nhất (Mị)
ỏ Mj phải gieo m ột lượAg h ạ t để đảm bảo cho việc thu được tỉỉ 250 - 500 cđy ra hoa, kết hạt đối với mỗi liều lượng hay nồng độ (tức lă để cd một số lượng họ ở M2 lă từ 250-500). Muón vậy phải gieo 700-1500 hạt trong mỗi công thức thí nghiệm. Nếu mục đích chỉ nhằm thu những đột biến theo một số tính trạ n g n h ất định thì số h ạt phải tăng lín.
H ạt sau lúc xử lý bằng câc tâc nhđn vật lý hoặc hoâ học sẽ có m ột s6 biểu hiện khâc nhau, tùy theo phương thức tâc dụng của mỗi loại m utagen gđy nín.
Khi dùng câc tâc nhđn vật lý ở những liều lượng râ t cao (liều lượng gđy chết) hạt vẫn nảy măm bình thường, tức lă không m ất khả năng nảy mầm, còn những hạt ấy nếu xử lý ở những nòng độ gđy chết của câc mutagen hoâ học thì chúng không nảy mầm. 84 MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ PHÂT SINH ĐỘT BỂN THựC NGHỆM . . .
Khi chiếu xạ với liều lượng gần gđy chết, thường thây có hiện tượng: cđy con sinh trưởng đến m ột pha nhất định (với cđy hai lâ mầm thì đến pha mở lâ mầm, với cđy m ột lâ m ầm thì đến pha vỡ bao phôi mầm) vẫn chưa có gỉ thay đổị Nhưng sau đtí cđy chết đi từ n g phần. Sự sinh trưởng xảy ra trước đó của cđy chi lă nhờ kết quả của sự kĩo dăi tế băo có sản trong phôị Từ đây ta thây răng, muốn tính ti lệ sống sdt để xâc định tính m ẫn cảm của cđy đối với câc mutagen, chl nín lăm sau khi chồi mầm đa x u ât hiện được m ột thời gian. Dối với câc m utagen vật lý cũng như hoâ học, thời gian đó lă khoảng 2 tuần.
Do kết quả tâc động của m utagen m ă không phải toăn bộ hạt đều nảy mầm. IVong nhữ ng cđy được sống sót, một số có quâ trinh sinh trưởng bị ức chế, m ột số khâc thl chết dần vẽ sau, m ột só n ữ a 'th ì cố quâ trìn h giảm phđn bị rổi loạn mă v% sau đưa đến hiện tượng bất thụ. T ấ t cả những hiện tượng năy ctí liín quan đến cơ 'Chố tâc dụng vă liẾu lượng của m utagen. Nói chung, liều lượng hay nồng độ mutagen tăng thì tin h bất th ụ tăng. Mức độ về hiệu quả hủy hoại do m utagen gđy ra ở Mj được tính theo những chỉ tiíu sau;
1. Số lượng nhiễm sắc th ể được sâp xếp lại trong kỳ giữa vă kỳ sau của nguyín ph&n. 2. Sự giảm sức nảy chòi ở đồng ruộng.
3. Sự kim hêm sinh trưởng ở giai đoạn đầu (trước pha đẻ nhânh hay phđn cănh). 4. Tỉ lệ tương quan giữa mầm bình thường vă những mầm cđ thay đổi về hình thâị N hững phđn tích tế băo cho thấy phạm vi bị huỷ hoại của nhiễm sâc th ể tương ứng với mức độ bị klm hđm của sự sinh trưởng . Do vậy, mức độ bị kim ham của quâ trình sinh trưởng ở giai đoạn đầu lă m ột trong những chỉ tiíu quan trọng về hiệu quả huỷ hoại của m utagen.
N hững biểu hiện về sinh trưởng của cđy ở Mj thường lă: sinh trưởng chậm, phđn nhânh ít, bề m ặt tâ n cđy nhỏ đị.. hoặc trỏ nín dị dạng, mầm chồi chết sớm. Cũng cổ khi gặp nhữ ng cđy phđn nhânh mặnh, thđn to, dăy ra, hoa lâ đều cd biến dị.
Tuy nhiín, trong nhiỀu trường hợp những đột xuất hiện ở M, lại cố th ể m ất đi ở M2. Bôi vậy việc lựa chọn cđy d M | đế gieo ở không nín lăm với số ỉượng quâ ít.
- ỏ thường gập hiện tượng khảm. Hiện tượng năy hay gập ở Mj sau khi xử lỷ hạt băng câc m utagen khâc nhaụ h ạt lă một cơ th ế đa băo nín sau khi xử lý, cd thổ chỉ có m ột số t ế băo của phôi chịu tâc dụng vă phât sinh đột biến. Khi cđy sinh trưởng, câc tế băo m ang đột biến năy cũng phđn chia vă sinh sản. Giữa câc tế băo năy vă câc tố băo bình thường xảy ra sự cạnh tranh. Nếu câc tế băo bình thường cđ ưu th ế cao th l cuổi cùng câc tế băo m ang đột biến sẽ m ât đi hoặc chỉ hinh thănh nín một sổ mỏ n h ât định. Trường hợp đầu cđy sẽ trở lại binh thường, trường hợp sau cđy sẽ có m ột số mỗ hoặc cănh m ang đột biến. Những cđy năy gọi lă những cđy khảm. Còn trường hợp nữ a lă, khi câc tế băo m ang đột biến chiếm ưu th ế cao thỉ ntí lân â t câc tế băo bỉnh thường vă cuối cùng từ những tế băo đột biến năy sinh sản ra một cơ th ế mang đột biến toăn bộ.
H iện tượng khảm d M| s€ được thây rõ, nếu nố lă đột biến trội vă mức độ th ể hiện tuỳ theo sổ lượng tế băo tham gia văo những phần có đột biến. Ntí lă chl số quan trọng trong công tâc chọn giống đột biến.
Theo G aul (1965) ở cđy có hạt, câc đột biến thường xuất hiện trong những bông được p h ât triể n từ những tế băo mầm của bông trong phôi đả bị chiếu xạ trự c tiếp. Những
86 MỘT Số VẤN OẾ VỀ PHÂT SINH OỘT BỂN THựC NGHỆM bống đ&u tiẽn triể n tù những tế băo năy sẽ có nhiều đột biến hơn những bổng x u ít hỉộn về sau được hinh thănh từ những t ế băo đ& ph&n hoâ. Cho nđn d Mị thường mỗi cđy chỉ nỗn ỉấy 3-4 bông d nhânh đầu đế gieo d M2.
- Một đ iỉu c&n đặc biệt lưu ý lă câc đột biến d Mj thưdng lă những đột biến lận nẽn kỉếu hỉnh của nổ giổng với dạng ban đău, nđn râ t khổ phât hiện.
I k theo dỗi quâ trìn h p h ât sinh đột biến qua sơ d& d bảng 4.2.
Bing 4.2. Sv đồ vầ sự xủt hiện vă di truytn đột biến IMn quan đến một locut
I n m IV V VI 1 Phồi hạt ì ẢA AA ỉ aa Haa aAỷ ỉ aA 2 M, aA •a aA -A aa a- Kiiu hỉnh bố mẹ Kiều hình đột biĩn 3 AA Aa aa 25^0%25% aa -a - 75% Kiều hình đột biến aa aA AA 25%S0%25% AA-A - 75% KỀU hình đột biến aa m % KỀU hỉnh độtbtỉn aa a- • 75% Kiều hình đột biến kiều uều hình hình bố dột mẹ biín tíẼu kiều hỉnh hình bố đột mẹ bẳến
(A : akn trội; a: alen lặn; -: mất đũọn nhiễm sắc tbề maạg gen nghiín cứu )
l ^ n g sơ đb bảng 4.2: hăng 1 biểu diễn câc kiểu gen ban đ&u cổ th ế cd (d cfty tự thụ phân chứng d trạ n g thâi lữ n g bợp tở, ở cAy giao phên lă dị bợp tử). Mỡỉ tồn gộp chi tâc dụng của tâc nhđn găy đột biến. Nđ cò th ể gfty ra đột bidn gen hoậc m ất doạn nhiễm 8&C
thế mang gen tU0ng ứng. ít khỉ dưới tâc dụng của câc tâc nhđn gfty đột biến mă gfty ra
sự tliay đổi d cả 2 alen trong m ột locut ( trường hợp n vă IV). H ăng 2: biểu diễn câc kiốu gen vả kiểu hỉnh xuất hiỘD ở Mj. H&ng 3: biếu diễn sự di truydn câc đột biến ỏ M2.
Qua đfty ta thấy, dưdi tâ c dụng của câc m u t a g e D thường chi x u ất hiện đột biến lặn. Với trạ n g th âi iSkng hợp tử, kiểu đột bỉến hay gặp n h ít lầ d cống thức I, với trạ n g thâi dị hợp tử thỉ phổ biến ỉă kỉếu đột bỉến d cống thức V. ỏ cđy tự thụ phấn cống thức II vă IV r â t ít xảy rạ Vă dừ cổ đột biến ch ăn g 'n ừ a thi ở Mị cũng rấ t khd p h ât hiộn. Vỉ nổ chi th ế hiện d m ột ph&n cơ thế, như d m ột bống, rấ t ít kkỉ cổ đột biến cả cftỵ
Bòi vậK, viộc ă iọ n lọc câc cđy ctí b iến '^ ị ỏ Mj ỉă rấ t khđ. THiy nhỉdn, điều đó khổng cổ n ỉ^ ĩa lă ỉihổng c&n tiffn hăn h chọn lọc d Mj. v ĩ n h ỉỉu trưòng hợp d Mj ta cd th ể tim được những dạng đột biến cđ nhiều gỉâ trị kỉuh tế caọ Rapoport, Doz vă S arm a (1966) khỉ tiến hănh thí nghiệm vớỉ m ột Bố m utagen m ạnh đa thêy xuất hiện nhiều đột biến trội d M ị .
Câc thí nghiệm ở Mj phải được lặp ỉại 2-3 l&n. Nếu m ục đích chỉ lă th u đột bỉến thi khổng cần ỉặp lạị
Nghiín cứu thể hệ thứ hai (M2)
Gieo th ế hệ thứ 2 nhăm những mục đích sau:
1) Chọn lọc đột biến cd những tính trạng kinh tế tốt.
2) Chọn lọc nhữ ng cđy phât triển tổt hoặc bình thường để từ đó tâch ra những đột biến nhỏ trong câc th ế hệ saụ
3) Chọn lọc câc cđy cd kiểu hình đột biến tìí công thức (I) để tâch câc đột biến lặn đ ồ n g h ợ p t ử ở M 3 .
K hả n ăn g tâch câc đột biến cổ những tính trạng mong muốn tăn g lín chủ yếu lă do sự tă n g lín về số lượng họ chứ khổng phải lă do sự tảng lín về số ỉượng cđy trong mỗi họ.
Vấn đề đ ặt ra lă, từ Mj chọn những cđy như thế năo vă chọn bao nhiíu hạt để gieo ở M2.
Về nguyín tắc thì phải lấy tấ t cả câc cđy ở Mj để gieo ở M2, không phđn biệt cđy có biến dị hay không. Nhưng câc cđy có biến dị nín gieo riíng. TViy nhiín, lăm như vậy khối lượng công việc ở M2 sẽ tăng lín rấ t nhiềụ Nhưng đến nay vẫn chưa có những kết quả đâng tin cậy năo về việc chọn những cđy như thế năo ở Mj đí’ ở M2 cho ra nhiều đột biến nhất.
Đê cd tâc giả đề ra việc chọn lọc ở Mj những cậy dị hình hoậc những cđy m ă lâ mầm thứ n h ất của nổ có nhiều vệt (cđy họ đậu). Có người lại níu lín mối quan hệ giữa số lượng bông cd kiểu biến dị "bọt sất" ở hoă thảo với số lượng đột biến ở . Những nhận xĩt đó đến nay vẫn chưa được xâc nhận hoăn toăn. Có dẫn liệu đưa ra mổi liín quan giữa mức độ bât th ụ của cđy ở Mj với lượng đột biến ở Mị. Tuy nhiín, câc đột biến được hỉnh thănh từ những cđy bất thụ cao đều mang tính chất bất thụ n h ất định. Bdi vậy, để tạo những cđy có giâ trị kinh tế cao không thí’ chọn hạt từ những cđy bất thụ.
Việc chọn h ạt ở Mj tùy thuộc văo phương phâp gieo chúng ở M2.
- Nếu ở M2 ta gieo theo họ thỉ ở M| phải thu riíng từng cđy, h ạt mỗi cđy ở Mj sẽ lă 1 họ ở M.2- Còn nếu gieo hỗn hợp ở M2, thl hạt ở Mj thu chung theo từ n g công thức (nồng độ, liều lượng). Tìí lượng hạt chung ấy, lấy ra một khối lượng hạt n h ất định phù hợp với số cây cần th iết nghiín cứu ở M2-
SỐ h ạt được chọn ở Mj để cho ra phải lớn hơn sổ hạt đă gieo để cho Mj.
Điều cần chú ý lă gieo h ạt của cđy M| để thu phải đảm bảo câch ly th ậ t tốt, nhất lă câc cđy giao phấn.
Khi âp dụng phương phâp gieo theo họ để thu M2, thì không phải gieo tâ t cả h ạt của mỗi cđy được chọn, m ă chi một phần thôi, hhưng không nín ít hơn 20 h ạ t mỗi cđỵ
Phương phâp gieo theo họ ở M2 có nhiều ưu điểm so với phương phâp gieo hỗn hợp lă ta ctí th ể nghiín cứu được sự di truyền câc tính trạng cd biến dị ngay ở M2 của mỗi cđỵ TViy nhiín phương phâp gieo theo họ đòi hỏi nhiều công sức.
Ngay ở M2 việc theo dõi, phât hiện đột biến cũng tương đói khó. v ì rằn g cđy ở M2 về m ặt hình thâi cũng không khâc lâm so với dạng ban đầụ Số cđy có kiểu hlnh đột biến chỉ chiếm văi phần trăm vă chỉ có thí’ nhận ra chúng qua một số đặc tính riíng lẻ (vỉ